導(dǎo)電高分子/CNTs復(fù)合材料的制備方法和應(yīng)用

  碳納米管（CNTs）自發(fā)現(xiàn)以來，由于其的熱穩(wěn)定性，高機(jī)械強(qiáng)度、高硬度、的導(dǎo)電性能和由于其較高的長徑比導(dǎo)致其在低加載量下對復(fù)合材料電性能和機(jī)械性能的等特點(diǎn),使其在多功能材料領(lǐng)域有的應(yīng)用前景，如電容器、傳感器、半導(dǎo)體器件、能量存儲和轉(zhuǎn)換、場發(fā)射器件等。其中，碳納米管與導(dǎo)電高分子形成的高導(dǎo)電性復(fù)合材料逐漸成為研究的熱點(diǎn)，這類材料具有的電學(xué)、光學(xué)和力學(xué)等性能,同時(shí)又具有聚合物的可加工性，是具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的一類功能性復(fù)合材料。

  依據(jù)高分子本身的物理化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)電高分子ICNTs復(fù)合材料的制備方法有很多種，目前常用的方法可大致分為以下三種:

(1）機(jī)械共混法

  機(jī)械共混法是將導(dǎo)電高分子和CNTs直接共混，有固相共混和熔融共混兩種方式，同時(shí)調(diào)控CNTs在高分子基體中的分散狀態(tài)，可以獲得具有多相結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。

(2）溶液混合法

  該方法要求基體材料和導(dǎo)電填料共同溶解，因此使用受到。部分經(jīng)質(zhì)子酸摻雜后的本征型導(dǎo)電高分子，可溶于THF，NMP，DMSO等有機(jī)溶劑，通過聲把CNTs分散在高分子溶液中，可以CNTs在聚合物中的分散性。

(3）原位聚合法

  原位聚合是將CNTs分散在反應(yīng)介質(zhì)中再進(jìn)行高分子的聚合，實(shí)現(xiàn)CNTs與高分子的原位共聚。因CNTs本身的表面積，使其很難均勻分散在聚合物基體中，一般要對CNTs表面進(jìn)行改性修飾，使其可以和聚合物很好的復(fù)合。

導(dǎo)電高分子/CNTs復(fù)合材料的應(yīng)用

  導(dǎo)電高分子ICNTs復(fù)合材料具有的光電性能，近年來成為人們研究的熱點(diǎn)。其中研究的是聚乙炔(PA)、聚吡咯(PPY)和聚苯胺(PANI)與CNTs復(fù)合的材料，在復(fù)合材料的電性能方面取得了很多研究進(jìn)展。

  導(dǎo)電高分子/CNTs復(fù)合材料體系中,復(fù)合材料的電導(dǎo)率滲濾閾值受CNTs性質(zhì)影響，如碳納米管的長徑比、分散性和在復(fù)合材料中的分布。

  采用HiPco和laser oven兩種不同來源的碳納米管制備了SWNT/環(huán)氧樹脂(epoxy)復(fù)合材料。兩種碳納米管的長徑比分別約為150和380，研究表明高長徑比的碳納米管顯示出較小的滲濾閾值。發(fā)現(xiàn)當(dāng)MWNT的長度在1-50um范圍內(nèi)增加時(shí)，MWNT/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的閾值含量可降低過8倍。分散均勻的碳納米管通常比團(tuán)聚的碳納米管有更高的長徑比,所以碳納米管分散可以增大碳納米管本身的相互間作用，從而降低復(fù)合材料滲濾閾值。碳納米管在聚合物基體中的分布排列對復(fù)合材料的電導(dǎo)率和滲濾閾值有深遠(yuǎn)影響。

  另外有研究表明對碳納米管進(jìn)行表面修飾可以復(fù)合材料的電導(dǎo)率。如指出對環(huán)氧樹脂基體中的SWNTs進(jìn)行胺基化修飾可以引起內(nèi)部電荷遷移，從而整體電導(dǎo)率。

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